生态瞬时评估在恢复性环境研究中的应用前景

郭庭鸿

董 靓*

刘 畅

张俊杰

蔡贤云

环境与人的心理、行为和健康密切相关。《健康中国行动(2019—2030年)》指出，工业化、城镇化进程中生活环境和生活方式的改变是造成抑郁、肥胖、心脑血管疾病等慢性病发生的主要原因之一[1]。近40年，国内外关于环境体验的研究表明，对比建成环境，更多接触自然环境能使人们更好地从精神疲劳、消极情绪、压力等负面状态以及与此相伴的疾病中恢复，并将具备此类效应的环境称为“恢复性环境”(Restorative Environment)[2-3]。作为一种潜在的经济有效的健康问题干预措施，恢复性环境目前是多个学科领域的前沿课题[3-5]。风景园林规划设计是在空间上转译和提升恢复性环境效益的重要手段，因此不可避免地要参与其中[6]。

环境体验过程中个体经历的物质环境常呈现不同类型或特征，与健康相关的生理心理状态常随情境的不同而波动[7-10]。既往恢复性环境研究虽然基本证实了以自然环境为主体的景观环境的健康促进作用，但存在效益动态变化过程不明、环境特征细分不足等问题[7]。这些问题不仅是还未有效解决的基础问题，更是关乎恢复性环境效益转译和提升的应用问题。对于上述难题的解决，“生态瞬时评估”(Ecological Momentary Assessment，EMA)可能带来新的机会。EMA源自心理学，是一种针对情绪、感知、生理等易随情境变化而变化的个体变量进行“实时、实地”测量的密集纵向数据收集方法[11]。在可实现自我追踪(self-tracking)的移动传感新技术支持下，EMA可对恢复性环境研究中的环境变量和健康变量进行动态监测[7-10]。如此，不仅可能有助于评估恢复性环境效益的动态性，还有机会更详细地识别恢复性环境特征。鉴于此，本文尝试在简要述评既往研究的基础上，介绍生态瞬时评估及其代表性研究，并重点从三方面讨论其在恢复性环境研究中的应用前景。

1 恢复性环境既往研究述评

恢复性环境研究始于20世纪70年代前后，基础理论主要为源自环境心理学的注意力恢复理论(Attention Restorative Theory, ART)和减压理论(Stress Reduction Theory，SRT)[12-17]。以ART和SRT为理论依据，学界主要运用实验和横截面调查等实证方法开展了大量研究[18]。

实验研究一般以小规模人群为被试，在对干扰因素予以控制的条件下，采用随机分组方式比较接受自然环境刺激的实验组与接受建成环境刺激的对照组在刺激前后的生理心理指标，进而在因果层面证明前者的绝对效益和较之于后者的相对效益[6，18]。例如，Lee等以森林环境为实验组、城市街道为对照组，通过现场实验发现森林环境较之于城市街道更有利于压力恢复[19]。问题在于，以二分化非此即彼的自然和建成环境为环境样本，不足以代表真实世界多样的环境[20-21]。虽然有研究划分了自然类型或等级，如Chang等发现城市绿地、乡村景观、自然林地均相对于建成环境更能促进注意力恢复[22]，还有研究针对自然环境的某一物理属性，如Jiang等证明街道树冠盖度与男性被试压力之间呈倒U形关系[23]，但只能说明自然优于建成环境的结论在类型或更小层级中依然成立。具体环境要素或配置在其中所起的作用不明确，而这一点对恢复性环境营造至关重要[20-21]。此外，由于实验研究大多时间相对较短(数分钟或小时)，只能证实接触自然带来的短期效益，如生理指标的短时向好[7，18]。

另一类研究一般以城市绿地为对象，运用横截面调查方法检验绿地与大规模人群健康的统计关系[18]。横截面调查方法是描述流行病学中应用最为广泛的方法，是在某一特定时间对一定范围内的人群以个体为单位收集和描述人群的特征及疾病或健康状况[6]。对应恢复性环境研究，其检验的是绿地现况与健康现况之间的关系，结论为二者的相关性[18]。典型研究如Maas等分析了公园1km半径范围内居住的经常使用和不经常使用公园的居民在流行病分布上的差异，结果显示前者在抑郁、焦虑、冠心病等多种疾病的发病率显著低于后者[24-25]。与实验研究相似，横截面调查研究亦存在环境细分不足的问题，如多数只评价了研究区域内绿地的数量，忽略了绿地的类型和质量[7，18]。此外，此类研究的结论多是如抑郁风险减小等可能需要长期的自然暴露才能获取的效益[7，18]。

总的来看，既往研究基本证实了以自然环境为主体的景观环境的恢复性效益，但仍存在突出问题，如缺乏对不同环境特征效益的识别、缺乏对短期和长期效益之间关系的揭示等。

2 生态瞬时评估及其代表性研究

EMA旨在真实情境中多个时间点收集并记录个体的即时性反应信息。这里的情境(situation)不单指自然环境或建成环境，还包括个体经历的时间、地点、天气，是否有他人陪伴和自身身心状态等[9]。其主要特点可概括为生态性(指对个体反应的评估在现场环境开展)、瞬时性(指即时甚至实时评估个体反应)和动态性(指对个体反应的重复多次评估)[10]。EMA一开始主要依靠机械设备的信号提示，让被试利用研究给定的纸质量表或问卷等进行重复自我测量。然而，研究期间多次填写量表或问卷给被试带来较大负担，以至可能有意识地调整行为、掩藏想法或中途放弃，违背了测量人们真实体验的初衷。随着可实现自我追踪的移动传感技术的发展，如可穿戴相机、GPS、可穿戴生物传感仪和体动仪等，使“实时、实地”智能地记录环境状况、地理位置、生理反应及心理感受等成为可能[7-10，26-27]。

在新技术背景下，EMA重新焕发活力并被一些恢复性环境先锋研究应用。例如，Dunton等利用嵌入智能手机的加速度计(accelerometers)和电子问卷，追踪了94位9～13岁儿童从农村社区搬迁至城市社区前后的体力活动变化情况[28]。该研究收集了被调查者为期4天跨度6～12个月共20个时间节点的实时体力活动及其发生地点和陪伴对象。在此数据基础上，从群体和个体2个层面分析了住区转换前后体力活动在室内-室外、离家较近-离家较远等方面的不同。结果显示，居住在城市社区后儿童更喜欢和同伴一起、在离家较近且步行可达的地方开展体力活动。Beute等近期开展的EMA研究对绿色植被和自然光与情绪及压力之间的关系进行了分析[8]。该研究利用搭载于智能手机的环境和心理调查问卷，以及测量皮肤电反应(galvanic skin response)的智能腕表，以每天8次的频率追踪采集了57位抑郁和非抑郁被试为期6天的相关数据。随后对数据进行了分层处理，结果显示，自然暴露对不同群体情绪和压力的影响差异非常显著，抑郁程度越高，自然暴露过程中的身心获益越多。此外，Doherty等探索了如何利用搭载GPS、加速度计、定制软件的智能手机追踪被试在公园环境中的活动方式、自感健康及所处环境等信息[29]。不同于前两者，该研究独立开发的软件可以被动匹配GPS和加速度计数据，在检测到相关数据后主动提示被试在软件中输入相关信息，在进一步减轻被试负担的同时增强了数据的可靠性。陈筝等利用便携式多导生物测量仪和GPS技术进行了实景环境实时情绪感受评价研究[27]。便携式多导生物测量仪的运用使该研究中生理数据的收集更加智能和多元。

尽管上述研究还属于探索性质，存在如工具智能化程度不高、数据粒度比较粗糙、缺乏有力的数据处理，以及缺乏细致入微的环境监测等问题[9]，但已经初步展现EMA应用于恢复性环境领域的方法优势。以Dunton等[28]的研究为例，其在同一研究内除分析了居住环境对体力活动的影响外，还包括了是否有他人陪伴等其他情境因素；除分析了群体水平上住区变化对体力活动的影响外，还分析了个体水平上的相应情况；此外，更重要的是实现了较长时间跨度下体力活动变化的动态观测。

3 生态瞬时评估支持下的恢复性环境研究前景

如前所述，恢复性环境是环境体验过程中有利于人们更好地从不良生理心理状态及相关疾病恢复过来的物质环境。由于真实情境中环境体验过程涉及多种因素的复合作用及其他情境因素，较之相对静态化的传统实验和横截面调查方法，EMA更加契合恢复性环境的研究[7]。事实上，该领域已有部分研究涉及EMA(如上文引用的相关研究)，但多限于具体研究场景中的方法应用(以方法设计为主)，鲜有综述性研究。鉴于此，笔者试图更为全面地讨论EMA在恢复性环境研究中的应用前景。

3.1 细分环境类型和识别恢复性环境特征

既往恢复性环境研究存在的主要问题之一是环境细分不足，其一定程度上与所用方法本身对环境样本量的限制有关。实验研究旨在独立观察环境自变量对健康因变量的影响，这就要求一要减少环境样本以降低难度，二要对其他干扰因素进行控制，如此往往容易忽略真实情境中其他可能的重要因素[7，18]。例如，过去主要关注以自然环境为主体的景观环境，而建成环境中可为人们带来精神和审美体验的美术馆、博物馆等常被忽略[30]。再如，目前多聚焦于视觉环境，疏于听觉、嗅觉、触觉等环境恢复性效益的研究[31]。同时，控制条件下单一或有限因素对个体反应的预测与现实不符，因为个体反应通常是多因素作用的结果[7]。由此，传统实验研究缺乏生态效度(ecological validity)，即研究能够预测真实情境中表现的程度[18]。调查研究虽然在现实情境中开展，但因其分析单位的笼统(如基于绿地率对绿地与健康关系的分析)而无法观察更多环境因素对健康的影响。例如，过去多围绕住区研究绿地和健康之间的关系，但日常生活中人们经历的环境有工作、交通、游憩等多种类型，这些环境中的绿地也有待关注[32]。

运用EMA在真实情境中并行测量个体经历的环境及生理心理状态，不仅可以在宏观层面识别不同环境类型的恢复性效益，还有机会在微观层面识别使一处环境具有恢复性的具体环境特征，亦有机会识别如噪声、拥挤等对健康不利的因素[7]。此外，该方法还可同时测量可能对健康产生影响的个体因素，将有助于厘清环境因素、个体因素和健康结果三者间的关系。例如，研究指出临近住区绿地的健康效益可能源于绿地对体力活动的影响[33]，或是绿地本身的减压效益[34]，而环境因素(临近绿地)和个体因素(体力活动)常常相互依赖并均对人的健康具有一定影响，利用传统方法很难厘清其间的复杂关系。随着智能工具的出现及其精度的不断提高，对个体所经历环境的动态测量成为可能。如可穿戴影音记录仪(wearable video and audio recordings)可通过定期自动拍照和声音片段收集分析个体的活动类型、陪伴状态，以及所处地点的环境状况等[26]；全球定位系统(Global Positioning System，GPS)不仅可以定位当前位置，还可以记录连续的时间-地点信息，在此基础上辅以GIS数据则可定量分析个体所处地点的绿量等环境状况[10]。对环境信息的动态测量意味着可收集连续的环境数据，而不是传统方法收集的碎片化数据。

3.2 弥合短期-长期恢复性环境效益

除了应对环境细分不足的问题，EMA还有利于探索短期和长期恢复性环境效益之间的关系，从而揭示恢复性环境的作用机制。以“自然-压力-健康”这一典型机制为例，过去主要依赖于横截面调查研究证据，然而横截面研究仅表明相关关系而非因果关系，这种相关关系易受选择效应(selection effect)的影响而较为脆弱，如更多低压力人群选择居住在绿化水平较高的社区亦能形成二者的积极关系[18，35]。尽管该路径中“自然-压力”的关系可以通过实验方法确认，但是过去相关研究多数聚焦于急性压力(acute stress)。越来越多有关压力的研究表明，慢性压力(prolonged stress)才是导致疾病的主要原因[7]。慢性压力是持续认知的结果，是对过去压力事件的反思和对未来压力事件的担忧等共同作用下产生的一种持续时间长、强度中等的压力类型，很难在相对短时的实验研究中重现[7]。也就是说，自然-慢性压力之间的关系还有待研究，以进一步揭示自然暴露与压力水平进而与健康结果的关系。

由于对压力事件的反思和担忧是日常生活的固有部分，旨在真实情境中捕捉变量瞬时状态的EMA将适用于自然暴露-慢性压力关系的研究。对此，可通过对压力及其发生背景(所处环境、自身状况及其他情境等)的持续追踪实现。在研究设计方面，采用相对较短的周期(如1～2周)观测压力及其发生背景可能是连接短期减压效益(实验研究结果)和长期健康效益(横截面研究结果)的第一步。为了获取更加可靠的结果，还需长期监测环境背景和压力及健康之间的关系。这就要求研究期间应特别注意保持参与者的积极性。对此，借助可穿戴生物传感器等新技术可实现更加连续和隐秘的动态测量。总体而言，此类研究需要参与者与研究者的长期配合，并需要研究团队开发出使上述操作更加简易的EMA技术。

3.3 实现个体内的恢复性环境效益观察

传统实验和横截面调查方法一般只能实现非常有限片段的数据收集(如获取实验前、中、后3个片段数据)，有限片段的数据不足以支持个体水平上的统计分析，因此只能就群体而论[7]。基于群体的研究结论常常忽略个体差异，如过去心理学领域的普遍结论是压力增加导致身心不适、抱怨增加，而近期针对功能性躯体不适人群的研究显示，压力与身心不适和抱怨之间并无明确关系[36]。以此类推，恢复性环境研究中自然暴露与健康效益的关系亦可能因人而异。事实上，已有研究对此予以实证，如Jiang等发现男性被试压力水平与街道树冠盖度之间呈显著倒U形关系，而女性被试则不具备此关系，不过该结论仍属于群体水平的研究结论[23]。

表1 恢复性环境研究方法特征总结

相对于传统方法，在真实情境中多次重复测量个体反应的另一优势是可实现个体内(within person)的连续数据收集，而不仅仅停留在个体间(between person)[7]。因此，EMA方法同时支持个体和群体2个水平上的研究。个体水平上的恢复性环境研究，将可能用于检验自然环境的恢复性效益是否具有普遍性、是否只有特定的人能从中获益，甚或某些人不能从自然暴露中获益或获得相反的效益。这些问题的确认，对精细化的恢复性环境设计具有重要意义。另外，无论个体还是群体，对自然暴露和健康相关指标瞬时状态的连续记录可能发现指标的变化规律，在此基础上辅以时间序列分析等先进的数据统计分析，可能揭示环境-健康之间的动态关系，进而确认以下问题[37]：只有在资源消耗或压力之后才会产生恢复性效益，抑或是接触自然也有助于缓冲未来的负面事件？多长时间的恢复性环境暴露才能获益？恢复性环境获益多长时间即消失？以上几方面是否存在个体间的差异？

3.4 小结

以上从细分环境类型和识别恢复性环境特征、弥合短期-长期恢复性环境效益，以及实现个体内的恢复性环境效益观察3个具有代表性的方面，讨论了EMA支持下的恢复性环境研究的可能性。结合前文关于恢复性环境既往研究的述评，进一步对实验、横截面调查及EMA方法特征进行总结(表1)。

4 结语

恢复性环境研究以积极视角探索人-环境交互过程对健康的影响，根本目的在于厘清其间的复杂关系并在实践中加以应用。既往“化繁为简”的研究一定程度上证实了以自然环境为主体的景观环境对人类健康的恢复性作用，但仍遗留诸多突出问题，如效益动态变化过程不明、环境特征细分不足等。这些问题的解决对既往研究空缺的弥补，特别是当今城市“人多地少”(城市人口多、城市绿地少)、健康问题突出背景下规划设计实践中恢复性环境效益的转译和提升至关重要[38]。

针对上述问题，本文对生态瞬时评估及其助力恢复性环境研究的3个重点方面进行了初步介绍和讨论，其中仍有诸多不足之处。值得指出的是，目前该方法总体上还处于理论探索阶段，已有的应用研究多限于方法本身在具体场景中的研究设计。之所以如此，主要原因一是目前还较为缺乏能够细化测量环境信息的移动传感技术，二是该方法涉及海量数据处理，相应的统计分析方法和算法还有待开发。